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自制笔记 | Java基础——网络编程（持续更新...）

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网络编程就是在网络通信协议下，不同计算机上运行的程序，进行的数据传输

Java中可以使用java.net包下的技术轻松开发出常见的网络应用程序

常见的软件架构：

C/S：Client/Server（客户端 / 服务器）：在用户本地需要下载并安装客户端程序，在远程有一个服务器端程序

B/S：Browser/Server（浏览器 / 服务器）：只需要一个浏览器，用户通过不同的网址，客户访问不同的服务器

在BS架构中，所有的图片、音频资源等都需要服务器传输到本地电脑上，而在CS架构中，这些资源包含在安装包内，已经在本地电脑上。因此BS架构中的图片、音频等资源一般没有CS架构中更精致

BS架构的优缺点：

① 不需要开发客户端，只需要页面 + 服务端
② 用户不需要下载，打开浏览器就能使用
③ 如果应用过大，用户体验受到影响

CS架构的优缺点：

① 画面可以做的非常精美，用户体验好
② 需要开发客户端，也需要开发服务端
③ 用户需要下载和更新的时候太麻烦

三要素：

① IP：设备在网络中的地址，是唯一的标识
② 端口号：应用程序在设备中唯一的标识
③ 协议：数据在网络中传输的规则，常见的协议有UDP、TCP、http、https、ftp

IP

全称：Internet Protocol，是互联网协议地址，也称IP地址。是分配给上网设备的数字标签

常见的IP分类为：IPv4、IPv6

IPv4：

全称：Internet Protocol version 4，互联网通信协议第四版。采用32位地址长度，分为4组，每组的大小都是0-255（十进制），最多有2^32个IP，目前已经用完了

例如：

image-20240309114318564

IPv4的地址分类形式：

公网地址（万维网使用）和私有地址（局域网使用）。192.168.开头的就是私有地址，范围即为192.168.0.0-192.168.255.255，专门为组织机构内部使用，以此节省IP

例如：网吧中的每一台电脑共享同一个公网IP，再由路由器分享给每一台电脑不同的局域网IP

特殊IP地址：127.0.0.1，也可以是localhost：是回送地址，也称本地回环地址，也称本机IP，永远只会寻找当前所在本机

连接不同的网时，局域网可能不相同，而使用局域网地址传输数据，需要通过路由器。但若使用回送地址，则不通过路由器，因此建议练习时使用127.0.0.1地址

特殊IP地址1

特殊IP地址2

IPv6：

全称：Internet Protocol version 6，互联网通信协议第六版。由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量愈来愈大，而IPv4模式下IP的总数是有限的

采用128位地址长度，分为8组，每组2个字节大小，最多有2^128个IP，可以为地球上的每一粒沙子都设定IP

例如：

image-20240309114357472

常用的CMD命令：

ipconfig：查看本机IP地址

ping：检查网络是否连通，后面可以跟IP或网址

InetAddress类的使用：

public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
    /*
    * static InetAddress getByName(String host) 确定主机名称的IP地址。主机名称可以是机器名称，也可以是IP地址
    * String getHostName() 获取此IP地址的主机名
    * String getHostAddress() 返回文本显示中的IP地址字符串
    * */

    //获取InetAddress的对象
    //IP的对象 一台电脑的对象
    InetAddress address = InetAddress.getByName("小璐乱撞");
    System.out.println(address);

    String name = address.getHostName();
    System.out.println(name);

    String ip = address.getHostAddress();
    System.out.println(ip);
}

端口号

应用程序在设备中唯一的标识，可以理解为设备往外发送数据或者往内接收数据的接口

端口号：由两个字节表示的整数，取值范围：0~65535，其中0-1023之间的端口号用于一些知名的网络服务或者应用，我们自己使用1024以上的端口号就可以了

注意：一个端口号只能被一个应用程序使用

协议

计算机网络中，连接和通信的规则被称为网络通信协议

OSI参考模型：世界互联协议标准，全球通信规范，单模型过于理想化，未能在因特网上进行广泛推广
TCP/IP参考模型（或TCP/IP协议）：事实上的国际标准

协议

UDP协议：

用户数据报协议（User Datagram Protocol）

UDP是面向无连接通信协议（不管是否已经连接成功），速度快，有大小限制，一次最多发送64K，数据不安全，易丢失数据

应用场景：网络会议、语音通话、在线视频（允许丢失少部分数据）

TCP协议：

传输控制协议（Transmission Control Protocol）

TCP协议是面向连接通信协议，速度慢，没有大小限制，数据安全

应用场景：下载软件、文字聊天、发送邮件（一点数据都不允许丢失）

UDP通信程序：

发送数据：

① 创建发送端的DatagramSocket对象
② 数据打包（DatagramPacket）
③ 发送数据
④ 释放资源

示例：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    //发送数据

    //1.创建DatagramSocket对象
    //细节：
    //绑定端口，以后我们就是通过这个端口往外发送数据
    //空参：所有可用的端口中随机一个进行使用
    //有参：指定端口号进行绑定
    DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

    //2.打包数据
    String str = "小璐乱撞";
    byte[] bytes = str.getBytes();
    InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
    int port = 10086;

    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);

    //3.发送数据
    ds.send(dp);

    //4.释放资源
    ds.close();
}

接收数据：

① 创建接收端的DatagramSocket对象
② 接收打包好的数据
③ 解析数据包
④ 释放资源

示例：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    //接收数据

    //1.创建DatagramSocket对象
    //细节：
    //在接收的时候，一定要绑定端口
    //而且绑定的端口一定要跟发送的端口保持一致
    DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);

    //2.接收数据包
    byte[] bytes = new byte[1024];
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);

    //该方法是阻塞的
    //程序执行到这一步的时候，会在这里死等
    //等发送端发送消息
    ds.receive(dp);

    //3.解析数据包
    byte[] data = dp.getData(); //这个数组和bytes是一个数组
    int length = dp.getLength();
    InetAddress address = dp.getAddress();
    int port = dp.getPort();

    System.out.println("接收到数据" + new String(data, 0, length));
    System.out.println("该数据是从" + address + "这台电脑中的" + port + "这个端口发出的");

    //4.释放资源
    ds.close();
}

UDP的三种通信方式：

① 单播

发送端只给一个设备发送数据

代码实现：之前练习的代码都是单播

② 组播

发送端给一组设备发送数据

代码实现：

组播地址：224.0.0.0 ~ 239.255.255.255，其中224.0.0.0 ~ 224.0.0.255为预留的组播地址（自己能用的）

发送端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    //组播发送端代码

    //创建MulticastSocket对象
    MulticastSocket ms = new MulticastSocket();

    //创建DatagramPacket对象
    String str = "小璐乱撞";
    byte[] bytes = str.getBytes();
    InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.2");
    int port = 10000;

    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);

    //发送数据
    ms.send(dp);

    //释放资源
    ms.close();
}

接收端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    //创建MulticastSocket对象
    MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000);

    //将当前本机，添加到224.0.0.2这一组当中
    InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.2");
    ms.joinGroup(address);

    //创建DatagramPacket对象
    byte bytes[] = new byte[1024];
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);

    //接收数据
    ms.receive(dp);

    //解析数据
    byte[] data = dp.getData();
    String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
    String name = dp.getAddress().getHostName();
    int len = dp.getLength();

    System.out.println("ip为：" + ip + "，主机名为：" + name + "的人，发送了数据：" + new String(data, 0, len));

    //释放资源
    ms.close();
}

③ 广播

发送端给局域网中所有的设备发送数据

广播地址：255.255.255.255

将之前的发送端发送的IP地址改成255.255.255.255即可

InetAddress address = InetAddress.getByName("255.255.255.255");

TCP通信程序：

TCP通信协议是一种可靠的网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket对象，通信之前要保证连接已经确立，通过Socket产生IO流来进行网络通信

image-20240309114413627

客户端：

① 创建客户端的Socket对象（Socket）与指定服务端连接

Socket(String host, int post)

② 获取输出流，写数据

OutputStream getOutputStream()

③ 释放资源

void close()

服务器：

① 创建服务器端的Socket对象（ServerSocket）

ServerSocket(int port)

② 监听客户端连接，返回一个Socket对象

 Socket accept()

③ 获取输入流，读数据，并把数据显示在控制台

InputStream getInputStream()

④ 释放资源

void close()

示例：

客户端：

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TCP协议，发送数据

        //1.创建Socket对象
        //细节：在创建对象的同时会连接服务端
        //如果连接不上，代码会报错

        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 10001);

        //2.可以从连接通道中获取输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();

        //写出数据
        os.write("小璐乱撞".getBytes());

        //3.释放资源
        os.close();
        socket.close();
    }
}

服务端：

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TCP协议，接收数据

        //1.创建对象ServerSocket
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10001);

        //2.监听客户端的连接（若未有客户端来连接，会一直死等）
        Socket socket = ss.accept();

        //3.从连接通道中获取输入流读取数据
        /*
        InputStream is = socket.getInputStream();
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
        BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
        */
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        int b;
        while((b = br.read()) != -1) {
            System.out.print((char)b);
        }

        //4.释放资源
        br.close();
        socket.close();
        ss.close();
    }
}

三次握手：确保连接建立

[外链图片转存中…(img-1HWRhA1g-1709956049563)]三次握手

**四次挥手：**确保连接断开，且数据处理完毕

四次挥手

练习

TCP练习

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建Socket对象并连接客户端
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 10002);

        //2.写出数据
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        String str = "小璐乱撞";
        os.write(str.getBytes());

        //写出一个结束标记
        socket.shutdownOutput();

        //3.接收客户端回写的数据
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(socket.getInputStream());
        int b;
        while((b = isr.read()) != -1) {
            System.out.print((char)b);
        }

        //4.释放资源
        socket.close();
    }
}

port java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建对象并绑定端口
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10002);

        //2.等待客户端连接
        Socket socket = ss.accept();

        //3.socket中获取输入流读取数据
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(socket.getInputStream());
        int b;
        //细节：
        //read方法会从连接通道中读取数据
        //但是，需要有一个结束标记，此处的循环才会停止
        //否则，程序就会一直停在read方法这里，等待读取下面的数据
        while((b = isr.read()) != -1) {
            System.out.print((char)b);
        }

        //4.回写数据
        String str = "好好好";
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write(str.getBytes());

        //5.释放资源
        socket.close();
        ss.close();
    }
}

TCP练习2

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建socket对象，并连接服务器
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 10002);

        //2.读取本地文件的数据，并写到服务器当中
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("day31-code\\src\\test9\\a.jpg"));
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len;
        while((len = bis.read(bytes)) != -1) {
            bos.write(bytes, 0, len);
        }
        bis.close();
        //写出结束标记
        socket.shutdownOutput();

        //3.接收服务器的回写数据
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        String line = br.readLine();
        System.out.println(line);

        //4.释放资源
        socket.close();
    }
}

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建对象并绑定端口
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10002);

        //2.等待客户端连接
        Socket socket = ss.accept();

        //3.读取数据并保存到本地文件中
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
        //获取随机的名字（UUID）
        String name = UUID.randomUUID().toString().replace("-", "");
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("day31-code\\src\\test9\\serverdir\\" + name + ".jpg"));
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len;
        while((len = bis.read(bytes)) != -1) {
            bos.write(bytes, 0, len);
        }
        bos.close();

        //4.回写数据
        String str = "接收完毕";
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write(str.getBytes());

        //5.释放资源
        socket.close();
        ss.close();
    }
}

image-20240309114430795

这道题修改服务器端即可

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建对象并绑定端口
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10002);

        while(true) {
            //2.等待客户端连接
            Socket socket = ss.accept();

            //开启一条线程
            //一个用户就对应服务端的一条线程
            new Thread(new MyRunnable(socket)).start();
        }
    }
}

public class MyRunnable implements Runnable{
    Socket socket;

    public MyRunnable(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            //3.读取数据并保存到本地文件中
            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
            String name = UUID.randomUUID().toString();
            BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("day31-code\\src\\test10\\serverdir\\" + name + ".jpg"));
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int len;
            while((len = bis.read(bytes)) != -1) {
                bos.write(bytes, 0, len);
            }
            bos.close();

            //4.回写数据
            String str = "接收完毕";
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            os.write(str.getBytes());
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            if(socket != null) {
                try {
                    //5.释放资源
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }
    }
}

悦读

道可道，非常道；名可名，非常名。 无名，天地之始，有名，万物之母。 故常无欲，以观其妙，常有欲，以观其徼。 此两者，同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。

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